光彈效應實驗裝置描述

A. 如果黑洞是在實驗室里產生的會發生什麼

首先，我們需要一個粒子加速器。歐洲核子研究中心(CERN)的大型強子對撞機(LHC)出現黑洞的可能性不大，但卻是可能的。

然而，所有的黑洞都是通過霍金輻射機制蒸發的。根據廣義相對論方程和最近的模擬，一個黑洞必須穩定的最小質量是0.00002克。

要創造一個穩定的黑洞，需要比目前LHC更多的能量。歐洲核子研究中心(CERN)正計劃建造一個更長的、更強大的粒子加速器，即未來的環形對撞機(FCC)。需要大量的發電廠為FCC提供足夠的能量來創造一個極小的黑洞。

黑洞的質量很大但體積很小。黑洞會把周圍任何物質都吸進去，包括光。它距我們大約5500萬光年。要知道的是，黑洞是大質量恆星引力坍縮的必然結果，只要我們這個宇宙中的物理規律沒有發生變化，黑洞就會存在。黑洞在整個我們生活的銀河系中起了很重要的作用。如果要讓黑洞不再存在，那就得改變運動規律，隨之而來的也就是整個銀河系的洗牌。

B. 這個光電效應實驗裝置，箭頭表示光照，如何判斷電流方向

紫外線照射右側，呢么右側會逸出光電子，反彈到左側，形成光電流，右邊光電子逸出，很明顯右側顯示正電，

C. 關於光的衍射和和干涉，要掌握哪些知識點，我要全面點的

如果採用單色平行光，則衍射後將產生干涉結果。相干波在空間某處相遇後，因位相不同，相互之間產生干涉作用，引起相互加強或減弱的物理現象。 衍射的結果是產生明暗相間的衍射花紋，代表著衍射方向（角度）和強度。根據衍射花紋可以反過來推測光源和光柵的情況。 為了 衍射圖樣使光能產生明顯的偏向，必須使「光柵間隔」具有與光的波長相同的數量級。用於可見光譜的光柵每毫米要刻有約500條線 。
1913年，勞厄想到，如果晶體中的原子排列是有規則的，那麼晶體可以當作是X射線的三維衍射光柵。X射線波長的數量級是10^-8cm,這與固體中的原子間距大致相同。果然試驗取得了成功，這就是最早的X射線衍射。 顯然，在X射線一定的情況下，根據衍射的花樣可以分析晶體的性質。但為此必須事先建立X射線衍射的方向和強度與晶體結構之間的對應關系。
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光的衍射

光在傳播路徑中，遇到不透明或透明的障礙物或者小孔（窄縫），繞過障礙物，產生偏離直線傳播的現象稱為光的衍射。衍射時產生的明暗條紋或光環，叫衍射圖樣。
定義：光波遇到障礙物以後會或多或少地偏離幾何光學傳播定律的現 衍射示意圖象。
包括：單縫衍射、圓孔衍射、圓板衍射及泊松亮斑
產生衍射的條件是：由於光的波長很短，只有十分之幾微米，通常物體都比它大得多，但是當光射向一個針孔、一條狹縫、一根細絲時，可以清楚地看到光的衍射。用單色光照射時效果好一些，如果用復色光，則看到的衍射圖案是彩色的。
任何障礙物都可以使光發生衍射現象，但發生明顯衍射現象的 菲涅爾衍射條件是「苛刻」的。
當障礙物的尺寸遠大於光波的波長時，光可看成沿直線傳播。注意，光的直線傳播只是一種近似的規律，當光的波長比孔或障礙物小得多時，光可看成沿直線傳播；在孔或障礙物可以跟波長相比，甚至比波長還要小時，衍射就十分明顯。由於可見光波長范圍為4×10-7m至7.7×10-7m之間，所以日常生活中很少見到明顯的光的衍射現象。
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惠更斯－菲涅爾原理

惠更斯提出，媒質上波陣面上的各點，都可以看成是發射子波的波源，其後任意時刻這些子波的波跡，就是該時刻新的波陣面。惠更斯－菲涅爾原理能定性地描述衍射現象中光的傳播問題。 衍射菲涅爾充實了惠更斯原理，他提出波前上每個面元都可視為子波的波源，在空間某點P的振動是所有這些子波在該點產生的相干振動的疊加，稱為惠更斯－菲涅爾原理。
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衍射的種類

（1）菲涅爾衍射：光源和觀察點距障礙物為有限遠的衍射稱為菲涅爾衍射。 單縫夫朗和費衍射（2）夫琅和費衍射：光源和觀察點距障礙物為無限遠，即平行光的衍射為夫琅和費衍射。
包括：單縫衍射、圓孔衍射、圓板衍射及泊松亮斑
(1)狹縫衍射
讓激光發出的單色光照射到狹縫上，當狹縫由很寬逐漸減小，在光屏上出現的現象怎樣？
當狹縫很寬時，縫的寬度遠遠大於光的波長，衍射現象極不明顯，光沿直線傳播，在屏上產生一條跟縫寬度相當的亮線；但當縫的寬度調到很窄，可以跟光波相比擬時，光通過縫後就明顯偏離了直線傳播方向，照射到屏上相當寬的地方，並且出現了明暗相間的衍射條紋，狹縫越小，衍射范圍越大，衍射條紋越寬，。但亮度越來越暗。
試驗：可以用游標卡尺調整到肉眼可辨認的最小距離，再通過此縫看 衍射儀光源
(2)小孔衍射
當孔半徑較大時，光沿直線傳播，在屏上得到一個按直線傳播計算出來一樣大小的亮光圓斑；減小孔的半徑，屏上將出現按直線傳播計算出來的倒立的光源的像，即小孔成像；繼續減小孔的半徑，屏上將出現明暗相間的圓形衍射光環。
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衍射的幾何理論

應用射線概念分析電磁波衍射特性的漸近理論，簡稱 GTD。幾何理論是單色波場方程的解在頻率趨於無限時的極限,因而也是適合於高頻情形的漸近解,而這種理論的基本思想是把均勻平面波在無限平界面上的反射和折射、在半無限楔形導體邊緣上的衍射和沿圓柱導體表面的爬行波嚴格解的漸近式，應用於從點源發出的球面波或線源發出的柱面波在圓滑界面上的反射和折射、在弧形導體刃口上的衍射和沿導體凸表面的爬行，並把它作為問題的0階段近解。
衍射的幾何理論
② 反射系數、衍射系數和爬行線的衰減系數採用無限直刃和無限長圓柱上嚴格解的漸近結果。
③ 投射波、反射波和衍射波的場強各與其主曲率半徑的幾何平均數成反比，而確定反射波和衍射波曲率矩陣的原則是相位匹配。所謂相位匹配,如圖3，設A是衍射點，A┡是其鄰點，則，A、A┡兩點所在的衍射波面的相位差與 A、A┡兩點所在的投射波面的相位差應當相同。
衍射的幾何理論最早是由J.B.凱勒於1957年提出來的，後來經許多人的工作而日趨完善，在處理很多異形物體的散射問題以及用數值計算解散射和衍射問題中得到應用。但是，因為嚴格解的漸近式在陰影區與照明區的過渡區域不能成立，所以在這個區域，GTD 不能應用，為了彌補這一缺陷，J.波斯馬等人後來提出一致漸近理論 (UAT)。這個理論的基本思想是，給投射波乘以人為因子,使這因子在照明區內近於1而在陰影區內近於0,在過渡區內則隨著場點趨近於照明區邊界而無限增大。將這乘了因子的投射波與衍射波的漸近式相加能一致連續，這種理論也得到了廣泛的應用。但是，它的基礎僅僅是一個估值(ansatz),而且在刃口以及其他焦散線附近,它和 GTD同樣不能應用。然而射線理論有很多優點，人們仍在探索改進的途徑。
若干個光波（成員波）相遇時產生的光強分布不等於由各個成員波單獨造成的光強分布之和，而出現明暗相間的現象。例如在楊氏雙孔干涉（見楊氏干涉實驗）中，由每一小孔H1或H2出來的子波就是一個成員波，當孔甚小時，由孔H1出來的成員波單獨造成的光強分布 I1(x)在相當大的范圍內 干涉圖樣大致是均勻的；單由從孔H2出來的成員波造成的光強分布I2(x)亦如此。二者之和仍為大致均勻的分布。而由兩個成員波共同造成的光強分布I(x)，則明暗隨位置x的變化十分顯著，顯然不等於I┡(x)。
每個成員波單獨造成大致均勻的光強分布，這相當於要求各成員波本身皆沒有明顯的衍射，因為衍射也會造成明暗相間的條紋（見光的衍射）。所以，當若干成員波在空間某一區域相遇而發生干涉時，應該是指在該區域中可以不考慮每個成員波的衍射。
應注意，前面所說的光強並不是光場強度（正比於振幅平方）的瞬時值，而是在某一段時間間隔Δt內光場強度的平均值或積分值；Δt的長短視檢測手段或裝置的性能而定。例如，人眼觀察時，Δt就是視覺暫留時間；用膠片拍攝時，Δt則為曝光時間。
干涉現象通常表現為光強在空間作相當穩定的明暗相間條紋分布；有時則表現為，當干涉裝置的某一參量隨時間改變時，在某一固定點處接收到的光強按一定規律作強弱交替的變化。
光的干涉現象的發現在歷史上對於由光的微粒說到光的波動說的演進起了不可磨滅的作用。1801年，T.楊提出了干涉原理並首先做出了雙狹縫干涉實驗，同時還對薄膜形成的彩色作了解釋。1811年，D.F.J.阿喇戈首先研究了偏振光的干涉現象。現代，光的干涉已經廣泛地用於精密計量、天文觀測、光彈性應力分析、光學精密加工中的自動控制等許多領域。
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產生條件

綜述
只有兩列光波的頻率相同，相位差[1]恆定，振動方向一致的相干光源，才能產生光的干涉。由兩個普通獨立光源發出的光，不可能具有相同的頻率，更不可能存在固定的相差，因此，不能產生干涉現象。
具體方法
為使合成波場的光強分布在一段時間間隔Δt內穩定，要求：①各成員波的頻率v（因而波長λ ）相同；②任兩成員波的初位相之差在Δt內保持不變。條件②意味著，若干個通常獨立發光的光源，即使它們發出相同頻率的光，這些光相遇時也不會出現干涉現象。原因在於：通常光源發出的光是初位相作無規 光的干涉分布的大量波列，每一波列持續的時間不超過10秒的數量級，就是說，每隔10秒左右，波的初位相就要作一次隨機的改變。而且，任何兩個獨立光源發出波列的初位相又是統計無關的。由此可以想像，當這些獨立光源發出的波相遇時，只在極其短暫的時間內產生一幅確定的條紋圖樣，而每過10秒左右，就換成另一幅圖樣，迄今尚無任何檢測或記錄裝置能夠跟上如此急劇的變化，因而觀測到的乃是上述大量圖樣的平均效果，即均勻的光強分布而非明暗相間的條紋。不過，近代特製的激光器已經做到發出的波列長達數十公里，亦即波列持續時間為10秒的數量級。因此，可以說，若採用時間分辨本領Δt比10秒更短的檢測器（這樣的裝置是可以做到的），則兩個同頻率的獨立激光器發出的光波的干涉，也是能夠觀察到的。另外，以雙波干涉為例還要求：③兩波的振幅不得相差懸殊；④在疊加點兩波的偏振面須大體一致。
當條件③不滿足時，原則上雖然仍能產生干涉條紋，但條紋之明暗區別甚微，干涉現象很不明顯。條件④要求之所以必要是因為，當兩個光波的偏振面相互垂直時，無論二者有任何值的固定位相差，合成場的光強都是同一數值，不會表現出明暗交替（欲觀察明暗交替，須藉助於偏振元件）。
以上四點即為通常所說的相干條件。滿足這些條件的兩個或多個光源或光波，稱為相干光源或相干光波。
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產生相干光波

綜述
由一般光源獲得一組相干光波的辦法是，藉助於一定的光學裝置（干涉裝置）將一個光源發出的光波（源波）分為若干個波。由於這些波來自同一源波，所以，當源波的初位相改變時，各成員波的初位相都隨之作相同的改變，從而它們之間的位相差保持不變。同時，各成員波的偏振方向亦與源波一致，因而在考察點它們的偏振方向也大體相同。一般的干涉裝置又可使各成員波的振幅不太懸殊。於是，當光源發出單一頻率的光時，上述四個條件皆能滿足，從而出現干涉現象。當光源發出許多頻率成分時，每一單頻成分（對應於一定的顏色）會產生相應的一組條紋，這些條紋交疊起來就呈現彩色條紋。
分波陣面法
分波陣面法。將點光源的波陣面分割為兩部分，使之分別通過兩個光具組，經反射、折射或衍射後交迭起來，在一定區域形成干涉。由於波陣面上任一部分都可看作新光源，而且同一波陣面的各個部 光的干涉分有相同的位相，所以這些被分離出來的部分波陣面可作為初相位相同的光源，不論點光源的位相改變得如何快，這些光源的初相位差卻是恆定的。楊氏雙縫、菲涅耳雙面鏡和洛埃鏡等都是這類分波陣面干涉裝置。
分振幅法
分振幅法。當一束光投射到兩種透明媒質的分界面上，光能一部分反射，另一部分折射。這方法叫做分振幅法。最簡單的分振幅干涉裝置是薄膜，它是利用透明薄膜的上下表面對入射光的依次反射，由這些反射光波在空間相遇而形成的干涉現象。由於薄膜的上下表面的反射光來自同一入射光的兩部分，只是經歷不同的路徑而有恆定的相位差，因此它們是相干光。另一種重要的分振幅干涉裝置，是邁克耳孫干涉儀。
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干涉條紋

在各種干涉條紋中，等傾干涉條紋和等厚干涉條紋是比較典型的兩種。以上假定光源發出的是單色光（或者用濾光片從光源所發的許多波長的光中取出某一單色光）。當光源發出的許多波長的光皆發生干涉時，會形成彩色干涉條紋（見白光條紋）。
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干涉分類

雙光波干涉
即兩個成員波的干涉。楊氏雙孔和雙縫干涉、菲涅耳雙鏡干涉及牛頓環等屬於此類。雙光波干涉形成的明暗條紋都不是細銳的，而是光強分布作正弦式的變化，這就是雙光波干涉的特徵。多光波干涉則可形成細銳的條紋。
多光波干涉
即多於兩個成員波的干涉。陸末-格爾克片干涉屬於此類。圖中A為平行平板玻璃，一端開有傾斜的入射窗BC。從S發出的源波經BC進入玻璃片後在其上、下表面間多次反射。每次在上表面反射時，皆同時有一波折射入空氣中。所有各次折射入空氣中的波就是從同一源波按分振幅方式造成的一組成員波。在透鏡L 的焦平面Π上觀測干涉條紋。相鄰兩波在P點的位相差為 公式1式中λ 為光波在真空中的波長，n為玻璃的折射率，t為玻璃片厚度，β 為玻璃片內的光程輔助線與表面法線的夾角。在接收面光強分布的條紋十分細銳，這是多光波干涉的特徵。
偏振光的干涉
在以上所舉的干涉中，各成員波在考察點處可認為偏振方向大體一致。當參與干涉的兩個成員波的偏振面夾有一定角（例如 90°）時，如何產生干涉見偏振光的干涉。
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應用

根據光的干涉原理可以進行長度的精密計量。例如用邁克耳孫干涉儀校準塊規的長度。其方法如下，用單色性很好的激光束（波長為 λ）作為光源，並在邁克耳孫干涉儀的可動鏡臂上裝有精密的觸頭，先使觸頭接觸塊規的一端，然後撤去塊規，令可動鏡移動。這時，每移動λ/2，兩臂中光路的光程差就增加λ，從而置於干涉視場中心的檢測器就輸出一次強弱變化，使記數器的數字增加 1。直到觸頭接觸基面（塊規的另一端面原來放在基面上）為止。若記數器總共增加的數為n,則測得塊規的長度為
公式2精密的裝置可以把n精確到±0.1以下，於是測量長度的誤差不超過±λ/20。
利用干涉現象還可以檢測加工過程中工件表面的幾何形狀與設計要求之間的微小差異。例如要加工一個平面，則可首先用精密工藝製造一個精度很高的平面玻璃板（樣板）。使樣板的平面與待測件的表面接觸，於是此二表面間形成一層空氣薄膜。若待測表面確是很好的平面，則空氣膜到處等厚或者是規則的楔形。當光照射時，薄膜形成的干涉光強呈一片均勻或是平行、等間隔的直條紋。如果待測表面在某些局域偏離了平面，則此處的干涉光強與別處不同或者干涉條紋在該處呈現彎曲。從條紋變異的情況可以推知待測表面偏離平面的情況。偏離量為波長的若干分之一是很容易觀察得到的。
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說明

①在交迭區域內各處的強度如果不完全相同而形成一定的強弱分布，顯示出固定的圖象叫做干涉圖樣。也即對空間某處而言，干涉迭加後的總發光強度不一定等於分光束的發光強度的迭加，而可能大於、等於或小於分光束的發光強度，這是由波的疊加原理決定的（即波峰和波峰相加為兩倍的波峰）。
②通常的獨立光源是不相乾的。這是因為光的輻射一般是由原子的外層電子激發後自動回到正常狀態而產生的。由於輻射原子的能量損失，加上和周圍原子的相互作用，個別原子的輻射過程是雜亂無章而且常常中斷，持續對同甚短，即使在極度稀薄的氣體發光情況下，和周圍原子的相互作用已減至最弱，而單個原子輻射的持續時間也不超過10^-8秒。當某個原子輻射中斷後，受到激發又會重新輻射，但卻具有新韻初相位。這就是說，原子輻射的光波並不是一列連續不斷、振幅和頻率都不隨時間變化的簡諧波，即不是理想的單色光，而是如圖所示，在一段短暫時間內(如τ=10-8s)保持振幅和頻率近似不變，在空間表現為一段有限長度的簡諧波列。此外，不同原子輻射的光波波列的初相位之間也是沒有一定規則的。這些斷續、或長或短、初相位不規則的波列的總體，構成了宏觀的光波。由於原子輻射的這種復雜性，在不同瞬時迭加所得的干涉圖樣相互替換得這樣快和這樣地不規則，以致使通常的探測儀器無法探測 光的干涉這短暫的干涉現象。
盡管不同原子所發的光或同一原子在不同時刻所發的光是不相乾的，但實際的光干涉對光源的要求並不那麼苛刻，其光源的線度遠較原子的線度甚至光的波長都大得多，而且相干光也不是同一時刻發出的。這是因為實際的干涉現象是大量原子發光的宏觀統計平均結果，從微觀上來說，光子只能自己和自己干涉，不同的光子是不相乾的；但是，宏觀的干涉現象卻是大量光子各自干涉結果的統計平均效應。
③由於六十年代激光的問世，已使光源的相乾性大大提高，同時快速光電探測儀器的出現，探測儀器的時間響應常數縮短，以至可以觀察到兩個獨立光源的干涉現象。另，在現在的高中課本中，已經有光的干涉實驗，用激光或者同一燈泡通過雙縫進行實驗）.
1963年瑪格亞和曼德用時間常數為10^-8～10^-9秒的變像管拍攝了兩個獨立的紅寶石激光器發出的激光的干涉條紋。可目視分辨的干涉條紋有23條。
④相干光的獲得。對於普通的光源，保證相位差恆定成為實現干涉的關鍵。為了解決發光機制中初相位的無規則迅速變化和干涉條紋的形成要求相位差恆定的矛盾，可把同一原子所發出的光波分解成兩列或幾列，使各分光束經過不同的光程，然後相遇。這樣，盡管原始光源的初相位頻繁變化，分光束之間仍然可能有恆定的相位差，因此也可能產生干涉現象。
⑤光的干涉現象是光的波動性的最直接、最有力的實驗證據。光的干涉現象是牛頓微粒模型根本無法解釋的，只有用波動說才能圓滿地加以解釋。由牛頓微粒模型可知，兩束光的微粒數應等於每束光的微粒之和，而光的干涉現象要說明的卻是微粒數有所改變，干涉相長處微粒數分布多；干涉相消處，粒子數比單獨一束光的還要少，甚至為零。這些問題都是微粒模型難以說明的。再從另一角度來看光的干涉現象，它也是對光的微粒模型的有力的否定。因為光總是以3×10^8m/s的速度在真空中傳播，不能用人為的方法來使光速作任何改變(除非在不同介質中，光速才有不同。但對於給定的一種介質，光速也是一定的)。干涉相消之點根本無光通過。那麼按照牛頓微粒模型，微粒應該總是以3×10^8m/s的速度作直線運動，在干涉相消處，這些光微粒到那裡去了呢?如果說兩束微粒流在這些點相遇時，由於碰撞而停止了，那麼停止了的(即速度不再是3×lO^8m/s,而是變為零)光微粒究竟是什麼東西呢?如果說是移到干涉相長之處去了，那麼又是什麼力量使它恰恰移到那裡去的呢?所有這些問題都是牛頓微粒模型根本無法回答的。然而波動說卻能令人信服地解釋它，並可由波在空間按一定的位相關系迭加來定量地導出干涉相長和相消的位置以及干涉圖樣的光強分布的函數解析式。
因此干涉現象是波的相干迭加的必然結果，它無可置疑地肯定了光的波動性，我們還可進一步把它推廣到其他現象中去，凡有強弱按一定分布的干涉圖樣出現的現象，都可作為該現象具有波動本性的最可靠最有力的實驗證據。
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參考書目

M.玻恩、E.沃耳夫著，楊葭蓀等譯校：《光學原理》，上冊；黃樂天等譯校：《光學原理》，下冊，科學出版社，北京，1978，1981。(M.Born and E. Wolf,Principles of Optics,5th ed.,Pergamon Press,Oxford,1975.) F. A. Jenkins and H. E. White,Fundamentals of Optics,4th ed.,McGraw-Hill,Kogakusha,1976.

D. 大學物理 光電效應實驗裝置 請問圖中電壓表上面的是什麼

您好，圖中電壓表上面畫的是電子真空光電管，在光照的時候呈單向導電流的功能，隨光照的強弱光電管導電的特性有一定的變化。

E. 光彈性效應的原理

各向同性介質在某一方向受壓力或拉力作用時，在這方向上就形成介質的光軸，若這時出現的o光和e光的折射率分別為no 和ne，則它們通過厚度為 的物體後產生的光程差為
δ=(no-ne)ζ
實驗表明，在一定的應力范圍內 與應力 P 成正比，即
no-ne=cp
式中C為介質的材料系數，它和材料的性質有關。
這樣，兩束光經厚度為 的形變介質層後，所得的光程差為
δ=(no-ne)ζ=cpζ
其位相差即為
Δφ=2π(no-ne)ζ /λ= 2πcpζ /λ
這兩束光經形變介質後又射至檢偏器，這時兩束光都成為振動面平行於偏振器主截面的平面偏振光，因而能夠通過檢偏器，由於它們頻率相同，有固定的位相差，振動方向又相同，因而能產生干涉，干涉的結果決定於它們的位相差。
如果形變介質受力是均勻的，那麼觀察到的彩色是相同的，如果形變介質受力是不均勻的，有的地方出現的顏色也就不同，如果應力分布相當復雜，那就會呈現出五彩繽紛的復雜圖案。

F. 你在實驗室經歷過最尷尬或者有意思的事情是什麼

作為一名醫學生，經常與實驗室打交道，在實驗室里自然經常經歷一些事情。有尷尬的也有有意思的。我最尷尬的是兩件事吧。因為三人行是被忽略的那一個，所以大學兩年多是我過得最痛苦的時候，很孤獨，很怕別人不搭理你。但越怕這種事越是經常發生。

雖然被說肉多，不過覺得老師超級可愛丫。

G. 江蘇省微納生物醫療器械設計與製造重點實驗室的研究方向

[1]微納醫療器械的工藝模擬。基於原子模型的動力學蒙特卡羅、元胞自動機等方法開展面向復雜三維微結構的復合加工工藝模擬計算與實驗方面的研究。內容包括微納醫療器件的體微加工表面形貌形成機制與質量控制、反應離子加工、薄膜沉積、刻蝕中表面活性劑的作用及解釋。本方向將探索微納醫療器件新工藝和新方法，研究微納加工方法的機理及其多尺度模擬模型，開發微納醫療器件的設計工具和系統集成技術。
[2]微納流體動力學參數測量。在生醫檢測時，大多以非接觸模式原子力顯微鏡(AFM)來進行測量，為了有效提高原子力顯微鏡在非接觸模式下探針控制系統的穩定性，研究主動型探針需搭建生醫樣品的感測與檢測環境、探針驅動控制系統、探針振幅感測系統以及探針諧振因子測量系統；設計出適用於空氣、水溶液及真空的泛用型非接觸式原子力顯微鏡系統。用於檢測生物分子與流體分子間作用力，實現對單分子流體感測器的性能評價，以及進行納米材料、納米薄膜、微流控晶元等的觀察與檢測分析。
[3]微納醫療器械的製造平台。（1）以微流控晶元為研究對象，基於「微全分析系統」概念，研究通過介電泳技術對全血樣中的生物細胞進行快速標定、分離、隔離，通過對目標細胞進行自動檢測與分析的機理及方法，提出一套切實可行的工藝方法和理論模型。 （2）以單分子感測器為研究對象，研究納通道的製造工藝，包括納米線模板工藝和電子束光刻工藝，設計、製造出基於場效應管的納通道單分子感測器。
[4]微納醫療器械的製造平台。以微創醫用血管支架為研究對象,研究飛秒激光的加工工藝和機理，搭建飛秒激光加工平台；採用飛秒激光加工葯載血管支架，研究飛秒激光加工過程中能量傳遞機理；通過對加工機理的研究，帶動機械製造學科向先進製造、極端製造方向發展，推動微納製造在醫療器械加工方面的應用水平。
[5]微納醫療器械的納米模擬。本實驗室將開展分子動力學、從頭算分子動力學、蒙特卡洛、數值演算法的基礎理論研究工作，基於並行機群，進行低維結構、微納流體、固液界面、微尺度傳熱方面的數值模擬工作；開展納通道內蛋白質輸運的分子動力學模擬；研究納米通道尺寸小於雙電層厚度時，基於連續理論的泊松-玻爾茲曼方程和納維-斯托克方程的適應性問題。
[6]微納醫療器械設計理論。 在微納米尺度下, 材料的力學性質如彈性模量、斷裂強度及表面間摩擦力等因受到尺度效應、表面效應的影響而與宏觀差異很大。了解微納材料與結構的力學行為對於微納醫療器件的設計優化是必要的，相關研究是理論和工程界共同關注的前沿問題，也是發展微納米尺度力學學科的基礎。本實驗室開展將從事M/NEMS標准件庫、標准加工工藝方面的建模與整理工作，為微納製造工業界服務；在購買一批商業化設計軟體的基礎上，從事設計軟體的二次開發，研發一批具有自主著作權的微納醫療器械的設計軟體。

H. CT,MRI的發明人是物理學家,工程專家說明了什麼

我先說幾句,CT成像是在X射線的基礎上運用計算機技術,使平面重疊的X像可以清晰一個平面一個平面的掃描.磁共振是原子核在強磁場中共振所得到的信號,然後經過圖象重建得到的,它可以在人體的各個平面成像.說白了,它的成像和掃描部位質子的多少有關.他們的區別主要是原理,設備,其成像特點,檢查技術,圖象的分析與診斷,及他們在臨床的應用.
CT的基本原理一、CT成像過程

X線成像是利用人體對X線的選擇性吸收原理，當X線透過人體後在熒光屏上或膠片上形成組織和器官的圖像，CT的成像也與之相仿。

CT掃描的過程是由高度準直的X線束環繞人體某一檢查部位作360度的橫斷面掃描的過程。檢查床平移時，X線從不同方向照射病人，穿過人體的X線束因有部分光子被人體吸收而發生衰減，未被吸收的光子穿透人體再經後準直由探測器接收。探測器接受了穿過人體以後的強弱不同的X線，轉換為自信號由數據採集系統(data acquisition system，DAS)進行採集。大量接收到模擬信號信息通過模數（A/D）轉換器轉換為數字信號輸入電子計算機進行處理運算。經過初步處理的成為採集的原始數據(raw data)，原始數據經過捲曲、濾過處理，其後稱為濾過後的原始數據(6lteredrawdata)。由數模（D/A）轉換器通過不同的灰階在顯示屏上顯像從而獲得該部位橫斷面的解剖結構圖象，即CT橫斷面圖象。

因此，CT檢查得到的是反應人體組織結構分布的數字影象，從根本上克服了常規X線檢查圖像前後重疊的缺陷，使醫學影像診斷學檢查有了質的飛躍。

二、CT成像的基本原理

通常，探測器所接受到的射線信號的強弱，取決於該部位的人體截面內組織的密度。密度高的組織，例如骨骼吸收X線較多，探測器接收到的信號較弱；密度較低的組織，例如脂肪、空腔臟器等吸收X線較少，探測器獲得的信號較強。這種不同組織對X線吸收值不同的性質可用組織的吸收系數μ來表示，所以探測器所接收到的信號強弱所反映的是人體組織不同的μ值。而CT正是利用X線穿透人體後的衰減特性作為其診斷疾病的依據。

X線穿透人體後的衰減遵守指數衰減規律I=I0e-μd。

式中：I為通過人體吸收後衰減的X線強度；I0為入射X線強度；μ為接收X線照射組織的線性吸收系數；d為受檢部位人體組織的厚度。

通過電子計算機運算列出人體組織受檢層面的吸收系數，並將之分布在合成圖象的柵狀陣列即矩陣的方格（陣元）內。矩陣上每個陣元相當於重建圖象上的一個圖象點，稱為像素（pixel）。CT的成像過程就是求出每個像素的衰減系數的過程。如果像素越小、探測器數目越多，計算機所測出的衰減系數就越多、越精確，重建出的圖象也就越清晰。目前，CT機的矩陣多為256×256，512×512，其乘積即為每個矩陣所包含的像素數
核磁共振成像
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人腦縱切面的核磁共振成像核磁共振成像（Nuclear Magnetic Resonance Imaging，簡稱NMRI），又稱自旋成像（spin imaging），也稱磁共振成像、磁振造影（Magnetic Resonance Imaging，簡稱MRI），是利用核磁共振（nuclear magnetic resonnance，簡稱NMR）原理，依據所釋放的能量在物質內部不同結構環境中不同的衰減，通過外加梯度磁場檢測所發射出的電磁波，即可得知構成這一物體原子核的位置和種類，據此可以繪製成物體內部的結構圖像。

將這種技術用於人體內部結構的成像，就產生出一種革命性的醫學診斷工具。快速變化的梯度磁場的應用，大大加快了核磁共振成像的速度，使該技術在臨床診斷、科學研究的應用成為現實，極大地推動了醫學、神經生理學和認知神經科學的迅速發展。

從核磁共振現象發現到MRI技術成熟這幾十年期間，有關核磁共振的研究領域曾在三個領域（物理、化學、生理學或醫學）內獲得了6次諾貝爾獎，足以說明此領域及其衍生技術的重要性。

目錄 [隱藏]
1 物理原理
1.1 原理概述
1.2 數學運算
2 系統組成
2.1 NMR實驗裝置
2.2 MRI系統的組成
2.2.1 磁鐵系統
2.2.2 射頻系統
2.2.3 計算機圖像重建系統
2.3 MRI的基本方法
3 技術應用
3.1 MRI在醫學上的應用
3.1.1 原理概述
3.1.2 磁共振成像的優點
3.1.3 MRI的缺點及可能存在的危害
3.2 MRI在化學領域的應用
3.3 磁共振成像的其他進展
4 諾貝爾獲獎者的貢獻
5 未來展望
6 相關條目
6.1 磁化准備
6.2 取像方法
6.3 醫學生理性應用
7 參考文獻

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物理原理

通過一個磁共振成像掃描人類大腦獲得的一個連續切片的動畫，由頭頂開始，一直到基部。[編輯]
原理概述
核磁共振成像是隨著計算機技術、電子電路技術、超導體技術的發展而迅速發展起來的一種生物磁學核自旋成像技術。醫生考慮到患者對「核」的恐懼心理，故常將這門技術稱為磁共振成像。它是利用磁場與射頻脈沖使人體組織內進動的氫核（即H+）發生章動產生射頻信號，經計算機處理而成像的。

原子核在進動中，吸收與原子核進動頻率相同的射頻脈沖，即外加交變磁場的頻率等於拉莫頻率，原子核就發生共振吸收，去掉射頻脈沖之後，原子核磁矩又把所吸收的能量中的一部分以電磁波的形式發射出來，稱為共振發射。共振吸收和共振發射的過程叫做「核磁共振」。

核磁共振成像的「核」指的是氫原子核，因為人體的約70%是由水組成的，MRI即依賴水中氫原子。當把物體放置在磁場中，用適當的電磁波照射它，使之共振，然後分析它釋放的電磁波，就可以得知構成這一物體的原子核的位置和種類，據此可以繪製成物體內部的精確立體圖像。

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數學運算
原子核帶正電並有自旋運動，其自旋運動必將產生磁矩，稱為核磁矩。研究表明，核磁矩μ與原子核的自旋角動量S 成正比，即

式中γ 為比例系數，稱為原子核的旋磁比。在外磁場中，原子核自旋角動量的空間取向是量子化的，它在外磁場方向上的投影值可表示為

m為核自旋量子數。依據核磁矩與自旋角動量的關系，核磁矩在外磁場中的取向也是量子化的，它在磁場方向上的投影值為

對於不同的核，m分別取整數或半整數。在外磁場中，具有磁矩的原子核具有相應的能量，其數值可表示為

式中B為磁感應強度。可見，原子核在外磁場中的能量也是量子化的。由於磁矩和磁場的相互作用，自旋能量分裂成一系列分立的能級，相鄰的兩個能級之差ΔE = γhB。用頻率適當的電磁輻射照射原子核，如果電磁輻射光子能量hν恰好為兩相鄰核能級之差ΔE，則原子核就會吸收這個光子，發生核磁共振的頻率條件是：

式中ν為頻率，ω為角頻率。對於確定的核，旋磁比γ可被精確地測定。可見，通過測定核磁共振時輻射場的頻率ν，就能確定磁感應強度；反之，若已知磁感應強度，即可確定核的共振頻率。

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系統組成
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NMR實驗裝置
採用調節頻率的方法來達到核磁共振。由線圈向樣品發射電磁波，調制振盪器的作用是使射頻電磁波的頻率在樣品共振頻率附近連續變化。當頻率正好與核磁共振頻率吻合時，射頻振盪器的輸出就會出現一個吸收峰，這可以在示波器上顯示出來，同時由頻率計即刻讀出這時的共振頻率值。核磁共振譜儀是專門用於觀測核磁共振的儀器，主要由磁鐵、探頭和譜儀三大部分組成。磁鐵的功用是產生一個恆定的磁場；探頭置於磁極之間，用於探測核磁共振信號；譜儀是將共振信號放大處理並顯示和記錄下來。

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MRI系統的組成
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磁鐵系統
靜磁場：當前臨床所用超導磁鐵，磁場強度有0.5到4.0T，常見的為1.5T和3.0T，另有勻磁線圈（shim coil）協助達到高均勻度。
梯度場：用來產生並控制磁場中的梯度，以實現NMR信號的空間編碼。這個系統有三組線圈，產生x、y、z三個方向的梯度場，線圈組的磁場疊加起來，可得到任意方向的梯度場。
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射頻系統
射頻（RF）發生器：產生短而強的射頻場，以脈沖方式加到樣品上，使樣品中的氫核產生NMR現象。
射頻（RF）接收器：接收NMR信號，放大後進入圖像處理系統。
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計算機圖像重建系統
由射頻接收器送來的信號經A/D轉換器，把模擬信號轉換成數學信號，根據與觀察層面各體素的對應關系，經計算機處理，得出層面圖像數據，再經D/A轉換器，加到圖像顯示器上，按NMR的大小，用不同的灰度等級顯示出欲觀察層面的圖像。

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MRI的基本方法
選片梯度場Gz
相編碼和頻率編碼
圖像重建
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技術應用

3D MRI[編輯]
MRI在醫學上的應用
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原理概述
氫核是人體成像的首選核種：人體各種組織含有大量的水和碳氫化合物，所以氫核的核磁共振靈活度高、信號強，這是人們首選氫核作為人體成像元素的原因。NMR信號強度與樣品中氫核密度有關，人體中各種組織間含水比例不同，即含氫核數的多少不同，則NMR信號強度有差異，利用這種差異作為特徵量，把各種組織分開，這就是氫核密度的核磁共振圖像。人體不同組織之間、正常組織與該組織中的病變組織之間氫核密度、弛豫時間T1、T2三個參數的差異，是MRI用於臨床診斷最主要的物理基礎。

當施加一射頻脈沖信號時，氫核能態發生變化，射頻過後，氫核返回初始能態，共振產生的電磁波便發射出來。原子核振動的微小差別可以被精確地檢測到，經過進一步的計算機處理，即可能獲得反應組織化學結構組成的三維圖像，從中我們可以獲得包括組織中水分差異以及水分子運動的信息。這樣，病理變化就能被記錄下來。

人體2/3的重量為水分，如此高的比例正是磁共振成像技術能被廣泛應用於醫學診斷的基礎。人體內器官和組織中的水分並不相同，很多疾病的病理過程會導致水分形態的變化，即可由磁共振圖像反應出來。

MRI所獲得的圖像非常清晰精細，大大提高了醫生的診斷效率，避免了剖胸或剖腹探查診斷的手術。由於MRI不使用對人體有害的X射線和易引起過敏反應的造影劑，因此對人體沒有損害。MRI可對人體各部位多角度、多平面成像，其分辨力高，能更客觀更具體地顯示人體內的解剖組織及相鄰關系，對病灶能更好地進行定位定性。對全身各系統疾病的診斷，尤其是早期腫瘤的診斷有很大的價值。

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磁共振成像的優點
與1901年獲得諾貝爾物理學獎的普通X射線或1979年獲得諾貝爾醫學獎的計算機層析成像（computerized tomography, CT）相比，磁共振成像的最大優點是它是目前少有的對人體沒有任何傷害的安全、快速、准確的臨床診斷方法。如今全球每年至少有6000萬病例利用核磁共振成像技術進行檢查。具體說來有以下幾點：

對人體沒有游離輻射損傷；
各種參數都可以用來成像，多個成像參數能提供豐富的診斷信息，這使得醫療診斷和對人體內代謝和功能的研究方便、有效。例如肝炎和肝硬化的T1值變大，而肝癌的T1值更大，作T1加權圖像，可區別肝部良性腫瘤與惡性腫瘤；
通過調節磁場可自由選擇所需剖面。能得到其它成像技術所不能接近或難以接近部位的圖像。對於椎間盤和脊髓，可作矢狀面、冠狀面、橫斷面成像，可以看到神經根、脊髓和神經節等。能獲得腦和脊髓的立體圖像，不像CT（只能獲取與人體長軸垂直的剖面圖）那樣一層一層地掃描而有可能漏掉病變部位；
能診斷心臟病變，CT因掃描速度慢而難以勝任；
對軟組織有極好的分辨力。對膀胱、直腸、子宮、陰道、骨、關節、肌肉等部位的檢查優於CT；
原則上所有自旋不為零的核元素都可以用以成像，例如氫（1H）、碳（13C）、氮（14N和15N）、磷（31P）等。

人類腹部冠狀切面磁共振影像[編輯]
MRI的缺點及可能存在的危害
雖然MRI對患者沒有致命性的損傷，但還是給患者帶來了一些不適感。在MRI診斷前應當採取必要的措施，把這種負面影響降到最低限度。其缺點主要有：

和CT一樣，MRI也是解剖性影像診斷，很多病變單憑核磁共振檢查仍難以確診，不像內窺鏡可同時獲得影像和病理兩方面的診斷；
對肺部的檢查不優於X射線或CT檢查，對肝臟、胰腺、腎上腺、前列腺的檢查不比CT優越，但費用要高昂得多；
對胃腸道的病變不如內窺鏡檢查；
掃描時間長，空間分辨力不夠理想；
由於強磁場的原因，MRI對諸如體內有磁金屬或起搏器的特殊病人卻不能適用。
MRI系統可能對人體造成傷害的因素主要包括以下方面：

強靜磁場：在有鐵磁性物質存在的情況下，不論是埋植在患者體內還是在磁場范圍內，都可能是危險因素；
隨時間變化的梯度場：可在受試者體內誘導產生電場而興奮神經或肌肉。外周神經興奮是梯度場安全的上限指標。在足夠強度下，可以產生外周神經興奮（如刺痛或叩擊感），甚至引起心臟興奮或心室振顫；
射頻場（RF）的致熱效應：在MRI聚焦或測量過程中所用到的大角度射頻場發射，其電磁能量在患者組織內轉化成熱能，使組織溫度升高。RF的致熱效應需要進一步探討，臨床掃瞄器對於射頻能量有所謂「特定吸收率」（specific absorption rate, SAR）的限制；
雜訊：MRI運行過程中產生的各種雜訊，可能使某些患者的聽力受到損傷；
造影劑的毒副作用：目前使用的造影劑主要為含釓的化合物，副作用發生率在2%-4%。
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MRI在化學領域的應用
MRI在化學領域的應用沒有醫學領域那麼廣泛，主要是因為技術上的難題及成像材料上的困難，目前主要應用於以下幾個方面：

在高分子化學領域，如碳纖維增強環氧樹脂的研究、固態反應的空間有向性研究、聚合物中溶劑擴散的研究、聚合物硫化及彈性體的均勻性研究等；
在金屬陶瓷中，通過對多孔結構的研究來檢測陶瓷製品中存在的砂眼；
在火箭燃料中，用於探測固體燃料中的缺陷以及填充物、增塑劑和推進劑的分布情況；
在石油化學方面，主要側重於研究流體在岩石中的分布狀態和流通性以及對油藏描述與強化採油機理的研究。
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磁共振成像的其他進展
核磁共振分析技術是通過核磁共振譜線特徵參數（如譜線寬度、譜線輪廓形狀、譜線面積、譜線位置等）的測定來分析物質的分子結構與性質。它可以不破壞被測樣品的內部結構，是一種完全無損的檢測方法。同時，它具有非常高的分辨本領和精確度，而且可以用於測量的核也比較多，所有這些都優於其它測量方法。因此，核磁共振技術在物理、化學、醫療、石油化工、考古等方面獲得了廣泛的應用。

磁共振顯微術（MR micros, MRM/μMRI）是MRI技術中稍微晚一些發展起來的技術，MRM最高空間解析度是4μm，已經可以接近一般光學顯微鏡像的水平。MRM已經非常普遍地用作疾病和葯物的動物模型研究。
活體磁共振能譜（in vivo MR spectros, MRS）能夠測定動物或人體某一指定部位的NMR譜，從而直接辨認和分析其中的化學成分。
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諾貝爾獲獎者的貢獻
2003年10月6日，瑞典卡羅林斯卡醫學院宣布，2003年諾貝爾生理學或醫學獎授予美國化學家保羅·勞特布爾（Paul C. Lauterbur）和英國物理學家彼得·曼斯菲爾德（Peter Mansfield），以表彰他們在醫學診斷和研究領域內所使用的核磁共振成像技術領域的突破性成就。

勞特布爾的貢獻是，在主磁場內附加一個不均勻的磁場，把梯度引入磁場中，從而創造了一種可視的用其他技術手段卻看不到的物質內部結構的二維結構圖像。他描述了怎樣把梯度磁體添加到主磁體中，然後能看到沉浸在重水中的裝有普通水的試管的交叉截面。除此之外沒有其他圖像技術可以在普通水和重水之間區分圖像。通過引進梯度磁場，可以逐點改變核磁共振電磁波頻率，通過對發射出的電磁波的分析，可以確定其信號來源。

曼斯菲爾德進一步發展了有關在穩定磁場中使用附加的梯度磁場理論，推動了其實際應用。他發現磁共振信號的數學分析方法，為該方法從理論走向應用奠定了基礎。這使得10年後磁共振成像成為臨床診斷的一種現實可行的方法。他利用磁場中的梯度更為精確地顯示共振中的差異。他證明，如何有效而迅速地分析探測到的信號，並且把它們轉化成圖像。曼斯菲爾德還提出了極快速的梯度變化可以獲得瞬間即逝的圖像，即平面回波掃描成像（echo-planar imaging, EPI）技術，成為20世紀90年代開始蓬勃興起的功能磁共振成像（functional MRI, fMRI）研究的主要手段。

雷蒙德·達馬蒂安的「用於癌組織檢測的設備和方法」值得一提的是，2003年諾貝爾物理學獎獲得者們在超導體和超流體理論上做出的開創性貢獻，為獲得2003年度諾貝爾生理學或醫學獎的兩位科學家開發核磁共振掃描儀提供了理論基礎，為核磁共振成像技術鋪平了道路。由於他們的理論工作，核磁共振成像技術才取得了突破，使人體內部器官高清晰度的圖像成為可能。

此外，在2003年10月10日的《紐約時報》和《華盛頓郵報》上，同時出現了佛納（Fonar）公司的一則整版廣告：「雷蒙德·達馬蒂安（Raymond Damadian），應當與彼得·曼斯菲爾德和保羅·勞特布爾分享2003年諾貝爾生理學或醫學獎。沒有他，就沒有核磁共振成像技術。」指責諾貝爾獎委員會「篡改歷史」而引起廣泛爭議。事實上，對MRI的發明權歸屬問題已爭論了許多年，而且爭得頗為激烈。而在學界看來，達馬蒂安更多是一個生意人，而不是科學家。

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未來展望
人腦是如何思維的，一直是個謎。而且是科學家們關注的重要課題。而利用MRI的腦功能成像則有助於我們在活體和整體水平上研究人的思維。其中，關於盲童的手能否代替眼睛的研究，是一個很好的樣本。正常人能見到藍天碧水，然後在大腦里構成圖像，形成意境，而從未見過世界的盲童，用手也能摸文字，文字告訴他大千世界，盲童是否也能「看」到呢？專家通過功能性MRI，掃描正常和盲童的大腦，發現盲童也會像正常人一樣，在大腦的視皮質部有很好的激活區。由此可以初步得出結論，盲童通過認知教育，手是可以代替眼睛「看」到外面世界的。

快速掃描技術的研究與應用，將使經典MRI成像方法掃描病人的時間由幾分鍾、十幾分鍾縮短至幾毫秒，使因器官運動對圖像造成的影響忽略不計；MRI血流成像，利用流空效應使MRI圖像上把血管的形態鮮明地呈現出來，使測量血管中血液的流向和流速成為可能；MRI波譜分析可利用高磁場實現人體局部組織的波譜分析技術，從而增加幫助診斷的信息；腦功能成像，利用高磁場共振成像研究腦的功能及其發生機制是腦科學中最重要的課題。有理由相信，MRI將發展成為思維閱讀器。

20世紀中葉至今，信息技術和生命科學是發展最活躍的兩個領域，專家相信，作為這兩者結合物的MRI技術，繼續向微觀和功能檢查上發展，對揭示生命的奧秘將發揮更大的作用。

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相關條目
核磁共振
射頻
射頻線圈
梯度磁場
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磁化准備
反轉回復（inversion recovery）
飽和回覆（saturation recovery）
驅動平衡（driven equilibrium）
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取像方法
自旋迴波（spin echo）
梯度回波（gradient echo）
平行成像（parallel imaging）
面回波成像（echo-planar imaging, EPI）
定常態自由進動成像（steady-state free precession imaging, SSFP）
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醫學生理性應用
磁振血管攝影（MR angiography）
磁振膽胰攝影（MR cholangiopancreatogram, MRCP）
擴散權重影像（diffusion-weighted image）
擴散張量影像（diffusion tensor image）
灌流權重影像（perfusion-weighted image）
功能性磁共振成像（functional MRI, fMRI）
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參考文獻
傅傑青〈核磁共振——獲得諾貝爾獎次數最多的一個科學專題〉《自然雜志》, 2003, (06):357-261
別業廣、呂樺〈再談核磁共振在醫學方面的應用〉《物理與工程》, 2004, (02):34, 61
金永君、艾延寶〈核磁共振技術及應用〉《物理與工程》, 2002, (01):47-48, 50
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Lauterbur P C Nature, 1973, 242:190
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葉朝輝〈磁共振成像新進展〉《物理》, 2004, (01):12-17
田建廣、劉買利、夏照帆、葉朝輝〈磁共振成像的安全性〉《波譜學雜志》, 2002, (06):505-511
蔣子江〈核磁共振成像NMRI在化學領域中的應用〉《化學世界》, 1995, (11):563-565
樊慶福〈核磁共振成像與諾貝爾獎〉《上海生物醫學工程》, 2003, (04):封三

I. 物理光學的清華大學出版社圖書信息

書名：物理光學
ISBN：9787302231790
作者：張洪欣
定價：28元
出版日期：2010-8-1
出版社：清華大學出版社 本書以光的波動性為基礎，研究和闡述光的本性、光學基本原理及其應用，注重展現最新光學科技成果及其成就。主要內容安排如下。
第1章介紹光的電磁理論，闡述光的基本性質，分析光在各向同性介質中的傳播規律和介質分界面上的能量分配特性； 第2章從波的疊加原理出發研究光的干涉規律，討論光的相乾性，介紹光的干涉裝置及其典型應用； 第3章圍繞衍射闡述光的波動性，說明衍射是光在空間或物質中傳播的一種基本方式，進一步基於基爾霍夫衍射公式和菲涅耳半波帶法研究衍射的處理方法及其應用； 第4章討論光的偏振特性及其應用，研究光在晶體中的傳播特性和偏振元件對光的作用，以及偏振元件的設計和應用，並介紹處理偏振的瓊斯矩陣法； 第5章通過對光的吸收、散射和色散現象的論述，從光波場作用的觀點出發討論光與物質的相互作用； 第6章以黑體輻射、光電效應和康普頓效應等現象為基礎建立起量子的概念，並闡述光的波粒二象性； 第7章介紹激光原理、傅里葉光學等現代光學基礎知識及其應用。
本書可以作為高等院校光信息科學與技術、光電信息工程、光學工程、光電子技術及光電控制等專業的本科教材，對於從事光通信、激光、紅外、光電檢測與計量的專業人員也有重要參考價值。 緒論
第1章光的電磁理論
1.1電磁波譜及電磁場基本方程
1.2光波在各向同性介質中的傳播
1.3光波在介質界面上的反射和折射
1.4光波場的頻率譜
例題
習題
第2章光的干涉
2.1光干涉的條件
2.2雙光束干涉
2.3多光束干涉
2.4光學薄膜
2.5典型的干涉儀及其應用
2.6光的相乾性
例題
習題
第3章光的衍射
3.1光的衍射現象
3.2光的衍射原理
3.3典型孔徑的夫琅禾費衍射
3.4光學成像系統的衍射和分辨本領
3.5夫琅禾費多縫衍射
3.6衍射光柵
3.7菲涅耳衍射
3.8全息照相
例題
習題
第4章光的偏振和晶體光學基礎
4.1光波的偏振特性
4.2光通過單軸晶體時的雙折射現象
4.3光在晶體中的波面
4.4光在晶體中的傳播方向
4.5偏振元件
4.6偏振的矩陣表示
4.7偏振態的獲得及實驗檢定
4.8偏振光的干涉
4.9光彈效應和電光效應
4.10聲光效應
4.11旋光現象
例題
習題
第5章光的吸收、散射和色散
5.1光與物質相互作用的經典理論
5.2光的吸收
5.3光的散射
5.4光的色散
例題
習題
第6章光的量子性
6.1熱輻射、基爾霍夫定律
6.2黑體輻射
6.3普朗克公式和能量子假說
6.4光電效應
6.5光電效應的量子解釋
6.6康普頓效應
6.7德布羅意波
6.8波粒二象性
例題
習題
第7章現代光學基礎
7.1原子發光原理
7.2光與原子相互作用
7.3粒子數反轉
7.4光振盪
7.5激光的單色性
7.6激光的相乾性
7.7傅里葉光學簡介
7.8非線性光學基礎
例題
習題
習題答案
參考文獻